Múltiplos processos de evolução geoquímica para as rochas alcalinas do complexo intrusivo de Rio Bonito, Estado do Rio de Janeiro, Brasil: idades 40Ar/39Ar e U-Pb e isótopos Lu-Hf em zircão – considerações sobre assinatura crustal
DOI:
https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v20-151049Palavras-chave:
Nefelina sienito, Rio Bonito, Cristalização fraci, Assimilação crustal, Datação 40Ar/39Ar e U-PbResumo
Este artigo apresenta características geoquímicas das rochas alcalinas do complexo intrusivo de Rio Bonito, estado do Rio de Janeiro, Brasil, que é constituído principalmente por nefelina sienito. A cristalização fracionada desse magma diminui K2O/(Na2O + K2O) e aumenta (Na + K)/Al. Os conteúdos de TiO2, Fe2O3*, MgO, CaO e P2O5 indicam fracionamento de titanita, ilmenita, clinopiroxênio e anfibólio. O total de terras raras é alto, e o padrão é linear com gradiente negativo. O nefelina sienito aplito tem concentrações de terras raras baixas com padrão côncavo e anomalia positiva de Eu. As amostras de mela-nefelina sienito ultrabásico e básico têm total de terras raras e terras raras leves maiores que as rochas alcalinas félsicas. Portanto, o magma nefelina sienítico não é derivado diretamente do magma alcalino ultrabásico. Idades 40Ar/39Ar step-heating para biotita e anfibólio são 65,03 ± 0,70 e 65,03 ± 0,46. Idades U-Pb LA-ICP-MS de duas amostras são 65,49 ± 0,30 e 65,18 ± 0,30. Os valores de εHf são negativos para ambas as amostras, indicando um importante componente crustal na evolução de Rio Bonito.
Downloads
Referências
Andersen, T., Griffin, W. L., Pearson, N. J. (2002). Crustal evolution in the SW part of the Baltic Shield: The Hf isotope evidence. Journal of Petrology, 43(9), 1725-1747. https://doi.org/10.1093/petrology/43.9.1725
Bataille, C. P., Willis, A., Yang, X., Liu, X. (2017). Continental igneous rock composition: A major control of past global chemical weathering. Science Advances, 3(3), e1602183. https://doi.org/10.1126/sciadv.1602183
Bonin, B. (1990). From orogenic to anorogenic settings: evolution of granitoid suites after a major orogenesis. Geological Journal, 25(3-4), 261-270. https://doi.org/10.1002/gj.3350250309
Boynton, W. V. (1984). Cosmochemistry of the rare-earth elements: meteorite studies. In: P. Henderson. Rare-Earth Elements Geochemistry (p. 63-114). Amsterdam: Elsevier.
Brotzu, P., Beccaluva, L., Conte, A., Fonseca, M., Garbarino, C., Gomes, C. B., Leong, R., Macciotta, G., Mansur, R. L., Melluso, L., Morbidelli, L., Ruberti, E., Sigolo, J. B., Traversa, G., Valença, J. G. (1989). Petrological and geochemical studies of alkaline rocks from continental Brazil. The syenitic intrusion of Morro Redondo, RJ. Geochimica Brasiliensis, 3(1), 63-80. https://doi.org/10.21715/gb.v1i3.25
Brotzu, P., Gomes, C. B., Melluso, L., Morbidelli, L., Morra, V., Ruberti, E. (1997). Petrogenesis of coexisting SiO2-undersaturated to SiO2-oversaturated felsic igneous rocks: the alkaline complex of Itatiaia, southern eastern Brazil. Lithos, 40(2-4), 133-156. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(97)00007-8
Brotzu, P., Melluso, L., Bennio, L., Gomes, C. B., Lustrino, M., Morbidelli, L., Morra, V., Ruberti, E., Tassinari, C., D’Antonio, M. (2007). Petrogenesis of the Early Cenozoic potassic alkaline complex of Morro de São João, southeastern Brazil. Journal of South American Earth Sciences, 24(1), 93-115. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2007.02.006
Dalrymple, G. B., Lanphere, M. A. (1974). 40Ar/39Ar age spectra of some undisturbed terrestrial samples. Geochimica et Cosmochimica Acta, 38(5), 715-738. https://doi.org/10.1016/0016-7037(74)90146-X
Farina, F., Stevens, G., Gerdes, A., Frei, D. (2014). Small-scale Hf isotopic variability in the Peninsula pluton (South Africa): the processes that control inheritance of source 176Hf/177Hf diversity in S-type granites. Contributions to Mineralogy and Petrology, 168, 1065. https://doi.org/10.1007/s00410-014-1065-8
Geraldes, M. C., Motoki, A., Costa, A, Mota, C. E., Mohriak, W. U. (2013a). Geochronology (Ar/Ar and K–Ar) of the South Atlantic post-break-up magmatism. Geological Society, London, Special Publications, 369(1), 41-74. https://doi.org/10.1144/SP369.21
Geraldes, M. C., Motoki, A., Vargas, T., Iwanuch, W., Balmant, A., Motoki, K. F. (2013b). Geology, petrography and emplacement mode of the Morro dos Gatos alkaline complex, State of Rio de Janeiro, Brazil. Geociências, 32(4), 625-639. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca. unesp.br/index.php/geociencias/article/view/8495>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Gibson, S. A., Thompson, R. N., Leonardos, O. H., Dickin, A. P., Mitchel, J. G. (1995). The late cretaceous impact of the Trindade Mantle Plume: Evidence from large-volume, mafic, potassic magmatism in SE Brazil. Journal of Petrology, 36(1), 189-229. https://doi.org/10.1093/petrology/36.1.189
Gibson, S. A., Thompson, R. N., Weska, R. K., Dickin, A. P., Leonardos, O. H. (1997). Late Cretaceous rift-related upwelling and melting of the Trinidade starting mantle plume head beneath western Brazil. Contributions to Mineralogy and Petrology, 126, 303-314. https://doi.org/10.1007/s004100050252
Griffin, W. L., Wang, X., Jackson, S. E., Pearson, N. J., O’Reilly, S. Y., Xu, X., Zhou, X. (2002). Zircon chemistry and magma mixing, SE China: In-situ analysis of Hf isotopes, Pingtan and Tonglu igneous complexes. Lithos, 61(3-4), 237-269. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(02)00082-8
Heilbron, M., Eirado, L. G., Almeida, J. (eds.). (2016). Mapa geológico e de recursos minerais do Estado do Rio de Janeiro. Escala 1:400.000. Programa Geologia do Brasil (PGB). Mapas Geológicos Estaduais. Belo Horizonte: CPRMServiço Geológico do Brasil, Superintendência Regional de Belo Horizonte.
Heilbron, M., Machado, N. (2003). Timing of terrane accretion in the Neoproterozoic-Eopaleozoic Ribeira orogen (SE Brazil). Precambrian Research, 125(1-2), 87-112. https://doi.org/10.1016/S0301-9268(03)00082-2
Irvine, T. N., Baragar, W. R. A. (1971). A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences, 8(5), 523-548. https://doi.org/10.1139/e71-055
Kemp, A. I. S., Hawkesworth, C. J., Foster, G. L., Paterson, B. A., Woodhead, J. D., Hergt, J. M., Gray, C. M., Whitehouse, M. J. (2007). Magmatic and crustal differentiation history of granitic rocks from hafnium and oxygen isotopes in zircon. Science, 315(5814), 980-983. https://doi.org/10.1126/science.1136154
Ketchum, J. W. F., Ayer, J. A., Breemen, O. V., Pearson, N. J., Becker, J. (2008). Pericontinental Crustal Growth of the Southwestern Abitibi Subprovince, Canada - U-Pb, Hf and Nd Isotope Evidence. Economic Geology, 103(6), 1151‑1184. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.103.6.1151
Le Bas, M. J., Le Maitre, R. W., Streckeisen, A., Zanettin, B. (1986). A Chemical Classification of Volcanic. Rocks based on the Total-Alkali-Silica Diagram. Journal of Petrology, 27(3), 745-750. https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745
Le Maitre, R. W. (2002). Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. 2ª ed. Cambridge: Cambridge University Press, 252 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511535581
Ludwig, K. R. (2003). Using Isoplot/Ex, Version 3.00: a Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley: Berkeley Geochronology Center, Special Publication, v. 4, 74 p.
Maniar, P. D., Piccoli, P. M. (1989). Tectonic discrimination of granitoids. Geological Society of America Bulletin, 101(5), 635‑643. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1989)101<0635:TDOG>2.3.CO;2
McKenzie, D. P., Bickle, M. J. (1988). The volume and composition of melt generated by extension of the lithosphere. Journal of Petrology, 29(3), 625-679. https://doi.org/10.1093/petrology/29.3.625
Middlemost, E. A. K. (1975). The basalt clan. Earth Science Reviews, 11, 337-364. https://doi.org/10.1016/0012-8252(75)90039-2
Mota, C. E. M., Geraldes, M. C. (2006). A classificação de brechas magmáticas e sua implicação na evolução do Complexo Alcalino de Nova Iguaçu–RJ. Geociências, 25(1), 37-48. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/121>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Mota, C. E. M., Geraldes, M. C., Almeida, J. C. H., Vargas, T., Souza, D. M., Loureiro, R. O., Silva, A. P. (2009). Características Isotópicas (Nd e Sr), Geoquímicas e Petrográficas da Intrusão Alcalina do Morro de São João: Implicações Geodinâmicas e Sobre a Composição do Manto Sublitosférico. Geologia USP. Série Científica, 9(1), 85-100. https://doi.org/10.5327/Z1519-874X2009000100006
Motoki, A., Araújo, A. L., Sichel, S. E., Geraldes, M. C., Jourdan, F., Motoki, K. F., Silva, S. (2013). Nepheline syenite magma differentiation process by continental crustal assimilation for the Cabo Frio Island intrusive complex, State of Rio de Janeiro, Brazil. Geociências, 32(2), 195-218. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp. br/index.php/geociencias/article/view/8329>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Geraldes, M. C., Iwanuch, W., Vargas, T., Motoki, K. F., Balmant, A., Ramos, M. N. (2012a). Pyroclastic dyke and welded crystal tuff of the Morro dos Gatos alkaline intrusive complex, State of Rio de Janeiro, Brazil. REM: Revista Escola de Minas, 65(1), 35-45. https://doi.org/10.1590/S0370-44672012000100006
Motoki, A., Sichel, S. E. (2006). Avaliação de aspectos texturais e estruturais de corpos vulcânicos e subvulcânicos e sua relação com o ambiente de cristalização, com base em exemplos do Brasil, Argentina e Chile. REM: Revista Escola de Minas, 59(1), 13-23. https://doi.org/10.1590/S0370-44672006000100003
Motoki, A., Sichel, S. E. (2008). Hydraulic fracturing as possible mechanism of dyke-sill transition and horizontal discordant intrusion: an example of Arraial do Cabo area, State of Rio de Janeiro, Brazil. Geofísica Internacional, 47(1), 3-25. Available at: <http://www.scielo.org.mx/scielo. php?script=sci_arttext&pid=S0016-71692008000100002>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Sichel, S. E., Petrakis, G. H. (2009). Genesis of the tabular xenoliths along contact plane of the mafic dykes of Cabo Frio area, state of Rio de Janeiro, Brazil: Thermal delamination or hydraulic shear fracturing? Geociências, 28(1), 15-26. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/3416>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Sichel, S. E., Savi, D. C., Aires, J. R. (2008a). Intrusion mechanism of tabular intrusive bodies of subhorizontal discordant emplacement of the Cabo Frio Islands and the neighbor areas, State of Rio de Janeiro, Brazil. Geociências, 27(2), 207-218. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/3407>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Sichel, S. E., Soares, R. S., Aires, J. R., Savi, D. C., Petrakis, G. H., Motoki, K. F. (2008b). Vent-filling pyroclastic rocks of the Mendanha, the Itaúna, and the Cabo Frio Island, State of Rio de Janeiro, Brazil, and their formation process based of the conduit implosion model. Geociências, 27(4), 451-467. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/3415>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Sichel, S. E., Soares, R. S., Neves, J. L. P., Aires, J. R. (2008c). Geological, lithological, and petrographical characteristics of the Itaúna Alkaline Intrusive Complex, São Gonçalo, State of Rio de Janeiro, Brazil, with special attention of its emplace mode. Geociências, 27(1), 33-44. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/3394>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Sichel, S. E., Vargas, T., Aires, J. R., Iwanuch, W., Melo, S. L. M., Motoki, K. F., Silva, S., Balmant, A. (2010). Geochemical evolution of the felsic alkaline rocks of Tanguá, Rio Bonito, and Itaúna intrusive bodies, State of Rio de Janeiro, Brazil. Geociências, 29(3), 291-310. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/5384>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Soares, R., Netto, A. M., Sichel, S. E., Aires, J. R., Lobato, M. (2007a). Geologic occurrence shape of pyroclastic rock dykes in the Dona Eugênia River Valley, Municipal Park of Nova Iguaçu, Rio de Janeiro. Geociências, 26(1), 67-82. Available at: <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/1707>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Motoki, A., Soares, R., Netto, A. M., Sichel, S. E., Aires, J. R., Lobato, M. (2007b). Genetic reconsideration of the Nova Iguaçu Volcano model, State of Rio de Janeiro, Brazil: eruptive origin or subvolcanic intrusion? REM: Revista Escola de Minas, 60(4), 583-592. https://doi.org/10.1590/S0370-44672007000400003
Motoki, A., Soares, R., Sichel, S. E., Aires, J. R., Lobato, M. (2007c). Weathering fabrics in felsic alkaline rocks of Nova Iguaçu, State of Rio de Janeiro, Brazil. REM: Revista Escola de Minas, 60(3), 451-458. https://doi.org/10.1590/S0370-44672007000300003
Motoki, A., Vargas, T., Iwanuch, W., Melo, D. P., Sichel, S. E., Balmant, A., Aires, J. R., Motoki, K. F. (2012b). Fossil earthquake evidenced by the silicified tectonic breccia of the Cabo Frio area, State of Rio de Janeiro, Brazil, and its bearings on the genesis of stick-slip fault movement and the associated amagmatic hydrothermalism. Anuário do Instituto de Geociências, 35(2), 124-139. https://doi.org/10.11137/2012_2_124_139
Motoki, A., Vargas, T., Iwanuch, W., Sichel, S. E., Balmant, A., Aires, J. R. (2011). Tectonic breccia of the Cabo Frio area, State of Rio de Janeiro, Brazil, intruded by Early Cretaceous mafic dyke: evidence of the Pan-African brittle tectonism? REM: Revista Escola de Minas, 64(1), 25-36. https://doi.org/10.1590/S0370-44672011000100003
Sadowski, G. R., Dias Neto, C. M. (1981). O lineamento sismotectônico de Cabo Frio. Revista Brasileira de Geociências, 11(4), 209-212. https://doi.org/10.25249/0375-7536.1981209212
Schmitt, R. S., Trouw, R. A. J., Van Schmus, W. R., Pimentel, A. M. (2004). Late amalgamation in the central part of West Gondwana: new geochronological data and the characterization of a Cambrian collisional orogeny in the Ribeira Belt (SE Brazil). Precambrian Research, 133(1‑2), 29-61. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2004.03.010
Shaw, S. E., Flood., R. H. (2009). Zircon Hf Isotopic Evidence for Mixing of Crustal and Silicic Mantle-derived Magmas in a Zoned Granite Pluton, Eastern Australia. Journal of Petrology, 50(1), 147-168. https://doi.org/10.1093/petrology/egn078
Sichel, S. E., Motoki, A., Iwanuch, W., Vargas, T., Aires, J. R., Melo, D. P., Motoki, K. F., Balmant, A., Rodrigues, J. G. (2012). Fractionation crystallisation and continental crust assimilation by the felsic alkaline rock magmas of the State of Rio de Janeiro, Brazil. Anuário do Instituto de Geociências, 35(2), 84-104. http://doi.org/10.11137/2012_2_84_104
Sichel, S. E., Motoki, A., Savi, D. C., Soares, R. S. (2008). Subvolcanic vent-filling welded tuff breccia of the Cabo Frio Island, State of Rio de Janeiro, Brazil. REM: Revista Escola de Minas, 61(4), 423-432. https://doi.org/10.1590/S0370-44672008000400004
Silva, D. A., Geraldes, M. C., Vargas, T., Jourdan, F., Nogueira, C. C. (2015). 40Ar/39Ar age, lithogeochemistry and petrographic studies of the Cretaceous Alkaline Marapicu Intrusion, Rio de Janeiro, Brazil. Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi. Ciências Naturais, 10(3), 399-422. Available at: <http://editora.museu-goeldi.br/bn/artigos/cnv10n3_2015/40(silva).pdf>. Accessed on: Sept. 23, 2020.
Stewart, K., Turner, S., Kelley, S., Hawkesworth, C., Kirstein, L., Mantovani, M. (1996). 3-D, Ar-Ar geochronology in the Paraná continental flood basalt province. Earth and Planetary Science Letters, 143(1-4), 95-109. https://doi.org/10.1016/0012-821X(96)00132-X
Sun, S., McDonough, W. F. (1989). Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes. In: A. D. Saunders, M. J. Norry (eds). Magmatism in the ocean basins (p. 313-345). Boston: Blackwell Scientific.
Tera, F., Wasserburg, G. J. (1972). U-Th-Pb systematic in three Apolo 14 basalts and the problem of initial Pb in lunar rocks. Earth and Planetary Science Letters, 14(3), 281-304. https://doi.org/10.1016/0012-821X(72)90128-8
Thompson, R. N., Gibson, S. A., Mitchell, J. G., Dickin, A. P., Leonardos, O. H., Brod, J. A., Greenwood, J. C. (1998). Migrating Cretaceous–Eocene Magmatism in the Serra do Mar Alkaline Province, SE Brazil: Melts from the Deflected Trindade Mantle Plume? Journal of Petrology, 39(8), 1493‑1526. https://doi.org/10.1093/petroj/39.8.1493
Thornton, C. P., Tuttle, O. F. (1960). Chemistry of igneous rocks, part I. Differentiation index. American Journal of Science, 258(9), 664-684. https://doi.org/10.2475/ajs.258.9.664
Ulbrich, H. H., Demaiffe, D., Vlach, S. R. F., Ulbrich, M. N. C. (2003). Geochemical and Sr, Nd, and Pb isotope signatures of phonolites and nepheline syenites from the Poços de Caldas Alkaline Massif, southeastern Brazil. IV South American Symposium on Isotope Geology. Salvador, p. 698-701.
Ulbrich, H. H., Vlach, S. R. F., Demaiffe, D., Ulbrich, M. N. C. 2005. Structure and origin of the Poços de Caldas Alkaline Massif. In: P. Comin-Chiaramonti, C. B. Gomes (eds.). Mesozoic to Cenozoic Alkaline Magmatism in the Brazilian Platform (p. 367-418). São Paulo: Edusp/Fapesp.
Valeriano, C. M., Tupinambá, M., Simonetti, A., Heilbron, M., Almeida, J. C. H., Eirado, L. G. (2011). U-Pb LA-MCICPMS geochronology of Cambro-Ordovician postcollisional granites of the Ribeira belt, southeast Brazil: Terminal Brasiliano magmatism in central Gondwana supercontinent. Journal of South American Earth Sciences, 32(4), 416-428. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2011.03.003
Wendt, I., Carl, C. (1991). The statistical distribution of the mean squared weighted deviation. Chemical Geology: Isotope Geoscience Section, 86(4), 275-285. https://doi.org/10.1016/0168-9622(91)90010-T
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2020 Daniel Adelino da Silva, Akihisa Motoki Ϯ, Anderson Costa dos Santos, Julio Mendes, Fred Jourdan, Mauro César Geraldes, Cristiano de Carvalho Lana
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
- Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista Geologia USP. Série Científica, o direito de primeira publicação, com o trabalho sob a licença Creative Commons BY-NC-SA (resumo da Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 | texto completo da licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/legalcode) que permite o compartilhamento do trabalho de forma não comercial e conferindo os devidos créditos autorais da primeira publicação nesta revista.
- Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), conferindo os devidos créditos autorais da primeira publicação nesta revista.
- Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, uma vez que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O efeito do Acesso Aberto e downloads no impacto das citações).
